JP2002263873A - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工方法およびレーザ加工装置Info
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- JP2002263873A JP2002263873A JP2001060591A JP2001060591A JP2002263873A JP 2002263873 A JP2002263873 A JP 2002263873A JP 2001060591 A JP2001060591 A JP 2001060591A JP 2001060591 A JP2001060591 A JP 2001060591A JP 2002263873 A JP2002263873 A JP 2002263873A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ穴形成と連続して効率良くスミア除去
を行うことにより、被加工物へのスミア付着を防止し、
生産性が良く低コストでレーザ加工を行うことができる
レーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 第1レーザビーム2cの照射により被加
工物7上にレーザ穴を形成し、照射スポットの径が第1
レーザビーム2cの照射スポットの径より大径でかつ照
射スポットでのエネルギ密度より低い第2レーザビーム
2fを、第1レーザビーム2cの照射に連動して前記レ
ーザ穴の周囲に照射することにより、レーザ穴加工時に
発生するスミアを除去する。
を行うことにより、被加工物へのスミア付着を防止し、
生産性が良く低コストでレーザ加工を行うことができる
レーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 第1レーザビーム2cの照射により被加
工物7上にレーザ穴を形成し、照射スポットの径が第1
レーザビーム2cの照射スポットの径より大径でかつ照
射スポットでのエネルギ密度より低い第2レーザビーム
2fを、第1レーザビーム2cの照射に連動して前記レ
ーザ穴の周囲に照射することにより、レーザ穴加工時に
発生するスミアを除去する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームによ
って被加工物をレーザ加工するレーザ加工方法およびレ
ーザ加工装置に関し、樹脂材料からなる回路基板などの
被加工物に微小径の穴開け加工を行うものに関するもの
である。
って被加工物をレーザ加工するレーザ加工方法およびレ
ーザ加工装置に関し、樹脂材料からなる回路基板などの
被加工物に微小径の穴開け加工を行うものに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年の電子機器の高性能化に伴い、回路
基板の小型・軽量化が要求されている。このため回路基
板上のスルーホールまたはブラインドホールは、穴径の
微細化が必須とされ直径200μm以下とする必要が生
じている。このような微小径のレーザ穴加工により、穴
開け加工や切断加工などを行うのは、高エネルギを使用
した熱影響のない高品質なレーザ加工が行える発信波長
が400nm以下の紫外領域である紫外レーザが適して
いる。
基板の小型・軽量化が要求されている。このため回路基
板上のスルーホールまたはブラインドホールは、穴径の
微細化が必須とされ直径200μm以下とする必要が生
じている。このような微小径のレーザ穴加工により、穴
開け加工や切断加工などを行うのは、高エネルギを使用
した熱影響のない高品質なレーザ加工が行える発信波長
が400nm以下の紫外領域である紫外レーザが適して
いる。
【0003】しかしながら、ガラスエポキシ樹脂からな
る回路基板や、ポリイミドからなる樹脂回路基板など、
炭素を多く含む被加工物に対してレーザビームを用いた
レーザ穴形成により、例えば穴開け加工を行うと、回路
基板中に含まれている炭素などの物質が昇華、もしくは
蒸発して、ダストとして空気中に放出される。この空気
中に放出されたダストは、空気中において冷却され、回
路基板の加工穴の周囲、具体的には、回路基板の表面や
スルーホール加工された基板の裏面、穴内部、ブライン
ド加工された穴の底部に付着する。この付着したダスト
はスミアもしくはデブリと呼ばれ、回路基板の絶縁特性
や導電特性などの電気的特性を悪化させるという問題が
あった。
る回路基板や、ポリイミドからなる樹脂回路基板など、
炭素を多く含む被加工物に対してレーザビームを用いた
レーザ穴形成により、例えば穴開け加工を行うと、回路
基板中に含まれている炭素などの物質が昇華、もしくは
蒸発して、ダストとして空気中に放出される。この空気
中に放出されたダストは、空気中において冷却され、回
路基板の加工穴の周囲、具体的には、回路基板の表面や
スルーホール加工された基板の裏面、穴内部、ブライン
ド加工された穴の底部に付着する。この付着したダスト
はスミアもしくはデブリと呼ばれ、回路基板の絶縁特性
や導電特性などの電気的特性を悪化させるという問題が
あった。
【0004】そこで従来では、スミアが付着した回路基
板に対しては、減圧されたプラズマ雰囲気中に回路基板
全体を挿入し、回路基板の近傍で電界を発生させて基板
を帯電させて電荷を放出させることによって、分子学的
にスミアを除去していた。
板に対しては、減圧されたプラズマ雰囲気中に回路基板
全体を挿入し、回路基板の近傍で電界を発生させて基板
を帯電させて電荷を放出させることによって、分子学的
にスミアを除去していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の減
圧プラズマ方法では、プラズマ放電のために減圧可能な
真空処理装置が必要となる上、その処理プロセスはバッ
チ処理となるので効率が悪く、連続処理を要する大量生
産には適さず、生産性が非常に悪いという問題がある。
またこの方法では、回路基板の全面に対して処理を行う
ために、その一部分のみを処理したいときでも、1枚の
基板と同じ処理時間や処理コストがかかるという問題も
ある。
圧プラズマ方法では、プラズマ放電のために減圧可能な
真空処理装置が必要となる上、その処理プロセスはバッ
チ処理となるので効率が悪く、連続処理を要する大量生
産には適さず、生産性が非常に悪いという問題がある。
またこの方法では、回路基板の全面に対して処理を行う
ために、その一部分のみを処理したいときでも、1枚の
基板と同じ処理時間や処理コストがかかるという問題も
ある。
【0006】そこで本発明は上記問題点を解消し、レー
ザ穴加工と連続して付着物であるスミアの除去を行うこ
とにより、被加工物へのスミア付着を防止し、生産性が
良く低コストで効率よくレーザ加工を行うことができる
レーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを
目的とする。
ザ穴加工と連続して付着物であるスミアの除去を行うこ
とにより、被加工物へのスミア付着を防止し、生産性が
良く低コストで効率よくレーザ加工を行うことができる
レーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のレーザ加工方法は、レーザ発振器から出力さ
れたレーザビームを、集光手段により集光して被加工物
に照射すると共に、前記レーザビームを前記被加工物上
で相対的に移動させることにより被加工物にレーザ加工
を行うレーザ加工方法において、第1レーザビームの照
射により被加工物にレーザ穴加工し、照射スポットの径
が第1レーザビームの照射スポットの径より大径でかつ
照射スポットでのエネルギ密度が第1レーザビームのエ
ネルギ密度より低い第2レーザビームを、第1レーザビ
ームの照射と同時にまたはその照射直後に前記レーザ穴
の周囲に照射することにより、被加工物にレーザ加工す
ることを特徴とする。
に本発明のレーザ加工方法は、レーザ発振器から出力さ
れたレーザビームを、集光手段により集光して被加工物
に照射すると共に、前記レーザビームを前記被加工物上
で相対的に移動させることにより被加工物にレーザ加工
を行うレーザ加工方法において、第1レーザビームの照
射により被加工物にレーザ穴加工し、照射スポットの径
が第1レーザビームの照射スポットの径より大径でかつ
照射スポットでのエネルギ密度が第1レーザビームのエ
ネルギ密度より低い第2レーザビームを、第1レーザビ
ームの照射と同時にまたはその照射直後に前記レーザ穴
の周囲に照射することにより、被加工物にレーザ加工す
ることを特徴とする。
【0008】このレーザ加工方法によれば、第1レーザ
ビームの照射により被加工物にレーザ穴加工を行ったと
きに発生してレーザ穴周囲に付着したスミア(付着物)
を、第2レーザビームを第1レーザビームの照射と同時
またはその照射直後にレーザ穴周囲に照射することによ
り、レーザ穴開け加工やレーザ切断のためのレーザ穴加
工に連続して効率良く除去することができ、生産性を向
上することができると共に、スミア除去処理のために別
装置を用いたりする特別な処理時間や処理コストがかか
らないので、その点においても生産性良く、処理コスト
を低減することができる。また、第2レーザビームのス
ポット径は第1レーザビームのスポット径より大径であ
るのでスミア付着領域をカバーできると共に、エネルギ
密度が低いので、被加工物を加工してしまうことはな
い。
ビームの照射により被加工物にレーザ穴加工を行ったと
きに発生してレーザ穴周囲に付着したスミア(付着物)
を、第2レーザビームを第1レーザビームの照射と同時
またはその照射直後にレーザ穴周囲に照射することによ
り、レーザ穴開け加工やレーザ切断のためのレーザ穴加
工に連続して効率良く除去することができ、生産性を向
上することができると共に、スミア除去処理のために別
装置を用いたりする特別な処理時間や処理コストがかか
らないので、その点においても生産性良く、処理コスト
を低減することができる。また、第2レーザビームのス
ポット径は第1レーザビームのスポット径より大径であ
るのでスミア付着領域をカバーできると共に、エネルギ
密度が低いので、被加工物を加工してしまうことはな
い。
【0009】上記レーザ加工方法において、レーザ発振
器から出力されたレーザビームを分岐手段により分岐さ
せ、分岐させた一方のレーザビームを集光して第1レー
ザビームとすると共に、前記分岐させた他方のレーザビ
ームを集光して第2レーザビームとしても良いし、また
第1レーザビームと第2レーザビームを、それぞれ別な
レーザ発振器から出力しても良い。
器から出力されたレーザビームを分岐手段により分岐さ
せ、分岐させた一方のレーザビームを集光して第1レー
ザビームとすると共に、前記分岐させた他方のレーザビ
ームを集光して第2レーザビームとしても良いし、また
第1レーザビームと第2レーザビームを、それぞれ別な
レーザ発振器から出力しても良い。
【0010】上記レーザ加工方法において、レーザ発振
器から出力されたレーザビームを、第1、第2レーザビ
ームに適したスポット径でかつそれぞれの照射スポット
で所定のエネルギ密度となるように集光可能な集光手段
を、レーザビームの光軸に主軸をほぼ合わせて配置すれ
ば好適であり、非球面レンズ等を用いれば1枚の集光手
段でも、レーザ加工用の第1レーザビームとスミア除去
用の第2レーザビームを集光し照射でき、効率良くスミ
アを除去でき、生産性の向上、コスト低減を図ることが
できる。
器から出力されたレーザビームを、第1、第2レーザビ
ームに適したスポット径でかつそれぞれの照射スポット
で所定のエネルギ密度となるように集光可能な集光手段
を、レーザビームの光軸に主軸をほぼ合わせて配置すれ
ば好適であり、非球面レンズ等を用いれば1枚の集光手
段でも、レーザ加工用の第1レーザビームとスミア除去
用の第2レーザビームを集光し照射でき、効率良くスミ
アを除去でき、生産性の向上、コスト低減を図ることが
できる。
【0011】また上記各レーザ加工方法において、第2
レーザビームのスポット径が、第1レーザビームのスポ
ット径に対し、同心円状に約3〜5倍であると好適であ
る。つまり、スミア付着領域が第1レーザビームのスポ
ット径の約3倍であり、それが除去されるのは次のショ
ット時の第2レーザビームの照射によることを考慮して
おり、3倍以下であるとスミアが残ってしまうし、5倍
以上になるとエネルギ効率が悪くなるので、約4倍が最
適である。
レーザビームのスポット径が、第1レーザビームのスポ
ット径に対し、同心円状に約3〜5倍であると好適であ
る。つまり、スミア付着領域が第1レーザビームのスポ
ット径の約3倍であり、それが除去されるのは次のショ
ット時の第2レーザビームの照射によることを考慮して
おり、3倍以下であるとスミアが残ってしまうし、5倍
以上になるとエネルギ効率が悪くなるので、約4倍が最
適である。
【0012】さらに上記各レーザ加工方法において、第
1レーザビームの照射スポットでのエネルギ密度が被加
工物の加工閾値以上で、かつ第2レーザビームの照射ス
ポットでのエネルギ密度が前記加工閾値以下となるよう
に、各レーザビームのエネルギ密度分布を調整したり、
レーザ穴加工により生じた付着物の付着領域の径をφd
S 、第2レーザビームのスポット径をφd2 、レーザビ
ームの移動距離をSとしたときに、2S<φd2 −φd
S となる関係を有するように構成すると好適である。
1レーザビームの照射スポットでのエネルギ密度が被加
工物の加工閾値以上で、かつ第2レーザビームの照射ス
ポットでのエネルギ密度が前記加工閾値以下となるよう
に、各レーザビームのエネルギ密度分布を調整したり、
レーザ穴加工により生じた付着物の付着領域の径をφd
S 、第2レーザビームのスポット径をφd2 、レーザビ
ームの移動距離をSとしたときに、2S<φd2 −φd
S となる関係を有するように構成すると好適である。
【0013】上記目的を達成するために本発明の第1の
レーザ加工装置は、レーザビームを出力するレーザ発振
器と、前記レーザビームを分岐する分岐手段と、分岐さ
れた一方のレーザビームを、被加工物に照射してレーザ
穴加工する第1レーザビームとして集光する第1集光手
段と、前記分岐された他方のレーザビームを、前記レー
ザ穴の周囲に照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を
除去する第2レーザビームとして集光する第2集光手段
と、集光された第1、第2レーザビームを連動させつつ
前記被加工物上で相対的に移動させる移動手段とを備え
たことを特徴とする。
レーザ加工装置は、レーザビームを出力するレーザ発振
器と、前記レーザビームを分岐する分岐手段と、分岐さ
れた一方のレーザビームを、被加工物に照射してレーザ
穴加工する第1レーザビームとして集光する第1集光手
段と、前記分岐された他方のレーザビームを、前記レー
ザ穴の周囲に照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を
除去する第2レーザビームとして集光する第2集光手段
と、集光された第1、第2レーザビームを連動させつつ
前記被加工物上で相対的に移動させる移動手段とを備え
たことを特徴とする。
【0014】このレーザ加工装置によれば、レーザ加工
用の第1レーザビームとスミア除去用の第2レーザビー
ムとを分岐手段により分岐させ、さらにそれぞれを集光
する第1集光手段と第2集光手段と、両レーザビームを
連続処理できる移動手段とを備えることにより、大がか
りな真空処理装置等の別装置を必要とせずに、レーザ穴
加工により生じた付着物(スミア)の除去を連続して効
率良く除去することができ、生産性を向上することがで
きると共に、スミア除去処理のために特別な処理時間や
処理コストがかからないので、その点においても生産性
良く、処理コストを低減することができる。
用の第1レーザビームとスミア除去用の第2レーザビー
ムとを分岐手段により分岐させ、さらにそれぞれを集光
する第1集光手段と第2集光手段と、両レーザビームを
連続処理できる移動手段とを備えることにより、大がか
りな真空処理装置等の別装置を必要とせずに、レーザ穴
加工により生じた付着物(スミア)の除去を連続して効
率良く除去することができ、生産性を向上することがで
きると共に、スミア除去処理のために特別な処理時間や
処理コストがかからないので、その点においても生産性
良く、処理コストを低減することができる。
【0015】上記目的を達成するために本発明の第2の
レーザ加工装置は、レーザビームを出力するレーザ発振
器と、前記レーザビームを、被加工物に照射してレーザ
穴加工する第1レーザビームおよび前記レーザ穴の周囲
に照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を除去する第
2レーザビームとして集光する集光手段と、集光された
第1、第2レーザビームを連動させつつ前記被加工物上
で相対的に移動させる移動手段とを備え、前記集光手段
は第1集光レンズと第2集光レンズとで構成され、第1
集光レンズの径をφD1、第2集光レンズの径をφD
2、第2集光レンズに入射されるレーザビームの径をφ
DLとしたときに、φD2>φDL>φD1の関係で、
かつレーザビームの光軸と第1、第2集光レンズの主軸
をほぼ合わせて配置したことを特徴とする。
レーザ加工装置は、レーザビームを出力するレーザ発振
器と、前記レーザビームを、被加工物に照射してレーザ
穴加工する第1レーザビームおよび前記レーザ穴の周囲
に照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を除去する第
2レーザビームとして集光する集光手段と、集光された
第1、第2レーザビームを連動させつつ前記被加工物上
で相対的に移動させる移動手段とを備え、前記集光手段
は第1集光レンズと第2集光レンズとで構成され、第1
集光レンズの径をφD1、第2集光レンズの径をφD
2、第2集光レンズに入射されるレーザビームの径をφ
DLとしたときに、φD2>φDL>φD1の関係で、
かつレーザビームの光軸と第1、第2集光レンズの主軸
をほぼ合わせて配置したことを特徴とする。
【0016】このレーザ加工装置によれば、第1レーザ
ビームとして、第1集光レンズと第2集光レンズとで集
光される中央部ではエネルギ密度が高くなる一方、第2
レーザビームとして、第1集光レンズの周囲の環状のレ
ーザビームを第2集光レンズで集光される周囲では、第
1レーザビームのスポット径より大径となりかつエネル
ギ密度が低くなる。したがって、レーザビームの径と第
1、第2集光レンズの径を所定の配置関係となるよう装
置を設計するだけで、レーザ加工用の第1レーザビーム
とスミア除去用の第2レーザビームを、移動手段により
相対移動させつつ連続して確実に照射でき、大がかりな
真空処理装置等の別装置を必要とせずに、レーザ穴加工
により生じた付着物(スミア)の除去を連続して効率良
く除去することができ、生産性を向上することができる
と共に、スミア除去処理のために特別な処理時間や処理
コストがかからないので、その点においても生産性良
く、処理コストを低減することができる。
ビームとして、第1集光レンズと第2集光レンズとで集
光される中央部ではエネルギ密度が高くなる一方、第2
レーザビームとして、第1集光レンズの周囲の環状のレ
ーザビームを第2集光レンズで集光される周囲では、第
1レーザビームのスポット径より大径となりかつエネル
ギ密度が低くなる。したがって、レーザビームの径と第
1、第2集光レンズの径を所定の配置関係となるよう装
置を設計するだけで、レーザ加工用の第1レーザビーム
とスミア除去用の第2レーザビームを、移動手段により
相対移動させつつ連続して確実に照射でき、大がかりな
真空処理装置等の別装置を必要とせずに、レーザ穴加工
により生じた付着物(スミア)の除去を連続して効率良
く除去することができ、生産性を向上することができる
と共に、スミア除去処理のために特別な処理時間や処理
コストがかからないので、その点においても生産性良
く、処理コストを低減することができる。
【0017】尚、上記各レーザ加工方法およびレーザ加
工装置は、レーザビームは発振波長が400nm以下の
紫外領域であるレーザ発振器から出力されるもので、被
加工物が樹脂材料のもので好適に実現される。
工装置は、レーザビームは発振波長が400nm以下の
紫外領域であるレーザ発振器から出力されるもので、被
加工物が樹脂材料のもので好適に実現される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図1〜図8に示す第1、第2実施例を参照して具体的
に説明する。
て図1〜図8に示す第1、第2実施例を参照して具体的
に説明する。
【0019】図1は第1実施例のレーザ加工装置を概略
して示した全体構成図である。1はレーザビーム2a
(総称するときはレーザビーム2とする。)を出力する
レーザ発振器、3はレーザビーム2を分岐させるハーフ
ミラー(分岐手段)、4はハーフミラー3を透過したレ
ーザビーム2dを反射する全反射ミラー、5はハーフミ
ラー3で反射されたレーザビーム2bを集光し、第1レ
ーザビーム2cとして樹脂材料からなる回路基板(被加
工物)7に照射する第1集光レンズ(第1集光手段)、
6は全反射ミラー4で反射されたレーザビーム2eを集
光し、第2レーザビーム2fとして回路基板7に照射す
る第2集光レンズ(第2集光手段)、8は回路基板7を
固定する基板ホルダー、9は基板ホルダー8を搭載して
所定の加工位置へ位置決めするXYステージ(移動手
段)である。尚、移動手段は、第1レーザビーム2cと
第2レーザビーム2fとを連動させつつ回路基板7上で
相対的に移動させるものであればこれに限定されない。
して示した全体構成図である。1はレーザビーム2a
(総称するときはレーザビーム2とする。)を出力する
レーザ発振器、3はレーザビーム2を分岐させるハーフ
ミラー(分岐手段)、4はハーフミラー3を透過したレ
ーザビーム2dを反射する全反射ミラー、5はハーフミ
ラー3で反射されたレーザビーム2bを集光し、第1レ
ーザビーム2cとして樹脂材料からなる回路基板(被加
工物)7に照射する第1集光レンズ(第1集光手段)、
6は全反射ミラー4で反射されたレーザビーム2eを集
光し、第2レーザビーム2fとして回路基板7に照射す
る第2集光レンズ(第2集光手段)、8は回路基板7を
固定する基板ホルダー、9は基板ホルダー8を搭載して
所定の加工位置へ位置決めするXYステージ(移動手
段)である。尚、移動手段は、第1レーザビーム2cと
第2レーザビーム2fとを連動させつつ回路基板7上で
相対的に移動させるものであればこれに限定されない。
【0020】図1において、レーザ発振器1から出力さ
れたレーザビーム2aは、ハーフミラー3で2分岐され
る。まず、ハーフミラー3で反射されたレーザビーム2
bは、第1集光レンズ5で集光され第1レーザビーム2
cとして回路基板7上に照射されることにより、回路基
板7にレーザ穴10(図2)を形成する。そして第1レ
ーザビーム2cとXYステージ9との相対移動により、
レーザ穴10が連続加工され、回路基板7に加工穴13
(図3(d))が穴開け加工される。レーザ加工にはこ
のような穴開け加工のほか、ブラインド加工、スクライ
ビング加工などがある。
れたレーザビーム2aは、ハーフミラー3で2分岐され
る。まず、ハーフミラー3で反射されたレーザビーム2
bは、第1集光レンズ5で集光され第1レーザビーム2
cとして回路基板7上に照射されることにより、回路基
板7にレーザ穴10(図2)を形成する。そして第1レ
ーザビーム2cとXYステージ9との相対移動により、
レーザ穴10が連続加工され、回路基板7に加工穴13
(図3(d))が穴開け加工される。レーザ加工にはこ
のような穴開け加工のほか、ブラインド加工、スクライ
ビング加工などがある。
【0021】一般に、樹脂材料に対して、熱影響のない
高品質なレーザ加工を行う場合、波長が約400nm以
下の紫外レーザを用いてレーザ穴加工を行っている。ま
た紫外レーザは、回路基板の厚みが100μm以下の微
細加工を行う場合にも用いられている。その際に問題と
なるのが、紫外レーザでレーザ加工を行ったときに、樹
脂材料から発生するスミアが、その加工部の周囲に付着
することである。これは、樹脂材料中に含まれている炭
素が昇華、もしくは蒸発して、ダストとして空気中に放
出されて空気中で冷却され、回路基板の加工穴等の周囲
に付着したものである。具体的には、回路基板の表面や
スルーホール加工された基板の裏面、穴内部、ブライン
ド加工された穴の底部に付着する。付着したダストはス
ミアもしくはデブリと呼ばれる。
高品質なレーザ加工を行う場合、波長が約400nm以
下の紫外レーザを用いてレーザ穴加工を行っている。ま
た紫外レーザは、回路基板の厚みが100μm以下の微
細加工を行う場合にも用いられている。その際に問題と
なるのが、紫外レーザでレーザ加工を行ったときに、樹
脂材料から発生するスミアが、その加工部の周囲に付着
することである。これは、樹脂材料中に含まれている炭
素が昇華、もしくは蒸発して、ダストとして空気中に放
出されて空気中で冷却され、回路基板の加工穴等の周囲
に付着したものである。具体的には、回路基板の表面や
スルーホール加工された基板の裏面、穴内部、ブライン
ド加工された穴の底部に付着する。付着したダストはス
ミアもしくはデブリと呼ばれる。
【0022】図2(a)は、上記構成のレーザ加工装置
を用いたレーザ加工方法により、具体的には第1レーザ
ビーム2cの照射によりそのスポット径と同じφ20μ
mのレーザ穴10加工を行ったときに、レーザ穴10の
周囲に付着したスミアの状態を示す。11はそのスミア
付着領域を示している。このスミア付着領域11はレー
ザ穴10の径の約3倍のφ60μmまで拡がっている。
また、レーザ穴10近傍はスミア付着量は多く、外側に
拡がるにつれてスミア付着量は少なくなる。また、前記
スミアは、非常に小さい微粉末であり、回路基板上に軽
く積層されているだけである。そのため、そのスミア付
着領域11にレーザビーム2を照射すると、その照射ス
ポットにおいて非常に低いエネルギ密度でも、スミアを
蒸発・除去することができる。尚、エネルギ密度を低く
設定すると回路基板上を加工してしまうことはない。
を用いたレーザ加工方法により、具体的には第1レーザ
ビーム2cの照射によりそのスポット径と同じφ20μ
mのレーザ穴10加工を行ったときに、レーザ穴10の
周囲に付着したスミアの状態を示す。11はそのスミア
付着領域を示している。このスミア付着領域11はレー
ザ穴10の径の約3倍のφ60μmまで拡がっている。
また、レーザ穴10近傍はスミア付着量は多く、外側に
拡がるにつれてスミア付着量は少なくなる。また、前記
スミアは、非常に小さい微粉末であり、回路基板上に軽
く積層されているだけである。そのため、そのスミア付
着領域11にレーザビーム2を照射すると、その照射ス
ポットにおいて非常に低いエネルギ密度でも、スミアを
蒸発・除去することができる。尚、エネルギ密度を低く
設定すると回路基板上を加工してしまうことはない。
【0023】第1実施例では、このスミア除去として第
2レーザビーム2fを用いる。この第2レーザビーム2
fは、ハーフミラー3を透過したレーザビーム2dを全
反射ミラー4により反射し、さらに第2集光レンズ6に
より集光して回路基板7上のレーザ穴10の周囲に照射
される。第2レーザビーム2fの照射スポットの径は図
2(b)に示すように、第1レーザビーム2cのスポッ
ト径(レーザ穴径)φ20μmの約4倍のφ80μmと
設定され、照射面積もそれと同じになる。これは後述す
るように、2ショット目の第2レーザビーム2fが1シ
ョット目の第1レーザビーム2cの照射により付着した
スミア(スミア付着領域11はφ60μm)をカバーで
きる範囲に設定している。また照射スポットでのエネル
ギ密度は、スミアを蒸発・除去するのに必要なエネルギ
密度以上、つまり後述するエネルギ密度分布での加工閾
値以上で、かつ回路基板7に対しては加工されない加工
閾値以下に設定している。そのため、図2(c)に示す
ように、スミアだけを綺麗に除去することができる。
尚、回路基板7が少し程度なら加工されてもよい場合に
は、生産性向上のため、前記加工閾値以上に第2レーザ
ビーム2fのエネルギ密度を高く設定してスミアを除去
してもよい。
2レーザビーム2fを用いる。この第2レーザビーム2
fは、ハーフミラー3を透過したレーザビーム2dを全
反射ミラー4により反射し、さらに第2集光レンズ6に
より集光して回路基板7上のレーザ穴10の周囲に照射
される。第2レーザビーム2fの照射スポットの径は図
2(b)に示すように、第1レーザビーム2cのスポッ
ト径(レーザ穴径)φ20μmの約4倍のφ80μmと
設定され、照射面積もそれと同じになる。これは後述す
るように、2ショット目の第2レーザビーム2fが1シ
ョット目の第1レーザビーム2cの照射により付着した
スミア(スミア付着領域11はφ60μm)をカバーで
きる範囲に設定している。また照射スポットでのエネル
ギ密度は、スミアを蒸発・除去するのに必要なエネルギ
密度以上、つまり後述するエネルギ密度分布での加工閾
値以上で、かつ回路基板7に対しては加工されない加工
閾値以下に設定している。そのため、図2(c)に示す
ように、スミアだけを綺麗に除去することができる。
尚、回路基板7が少し程度なら加工されてもよい場合に
は、生産性向上のため、前記加工閾値以上に第2レーザ
ビーム2fのエネルギ密度を高く設定してスミアを除去
してもよい。
【0024】次に、レーザ加工のうち穴開け加工を1事
例として挙げて具体的に説明する。
例として挙げて具体的に説明する。
【0025】レーザ加工装置の構成は図1で示した構成
と同じであるので、同図を用いて同符号により説明す
る。レーザ発振器1としては、Nd:YAGレーザ発振
器の第3次高調波を使用する。そのときの発振波長は、
紫外領域の355nmである。更に、音響光学素子を用
いて変調をかけてパルス状にレーザ発振を行う。このレ
ーザ発振器1から出力されたレーザビーム2aは、ハー
フミラー3でその前記出力の約半分のレーザビーム2b
だけ反射され、残り半分のレーザビーム2dは透過す
る。反射されたレーザビーム2bは、第1集光レンズ5
でスポット径φ20μmに集光される。本事例では、回
路基板7として、厚み50μmのポリイミド樹脂を使用
している。
と同じであるので、同図を用いて同符号により説明す
る。レーザ発振器1としては、Nd:YAGレーザ発振
器の第3次高調波を使用する。そのときの発振波長は、
紫外領域の355nmである。更に、音響光学素子を用
いて変調をかけてパルス状にレーザ発振を行う。このレ
ーザ発振器1から出力されたレーザビーム2aは、ハー
フミラー3でその前記出力の約半分のレーザビーム2b
だけ反射され、残り半分のレーザビーム2dは透過す
る。反射されたレーザビーム2bは、第1集光レンズ5
でスポット径φ20μmに集光される。本事例では、回
路基板7として、厚み50μmのポリイミド樹脂を使用
している。
【0026】レーザ発振器1から出力されるレーザビー
ム2を発振させながら、回路基板7を搭載しているXY
ステージ9を円形に移動させることにより、スポット径
φ20μmより大きな穴開け加工を行うことができる。
例えば、XYステージ9をφ180μmの円運動をさせ
れば、スポット径がφ20μmであるので、最終的には
φ200μmの加工穴13(図3(d))をレーザ加工
することができる。
ム2を発振させながら、回路基板7を搭載しているXY
ステージ9を円形に移動させることにより、スポット径
φ20μmより大きな穴開け加工を行うことができる。
例えば、XYステージ9をφ180μmの円運動をさせ
れば、スポット径がφ20μmであるので、最終的には
φ200μmの加工穴13(図3(d))をレーザ加工
することができる。
【0027】そのときのレーザ穴10加工とそれを用い
た加工穴13の穴開け加工の工程を、図3(a)〜
(d)に順に示す。図3(a)は、第1レーザビーム2
cを1ショット照射したときのレーザ穴10を示してい
る。同図において、矢印は、XYステージ9の動作を示
している。図3(b)は、XYステージ9が1/2周し
た後のレーザ穴10の連続加工状況を示している。図3
(c)は、XYステージ9が1周した後のレーザ穴10
の連続加工状況を示し、中央部の円形状のカス12が抜
け落ちる直前の状態である。そして、そのカス12が抜
け落ちた結果、図3(d)に示すように、φ200μm
の加工穴13の穴開け加工が完了する。その完了と共
に、XYステージ9の移動、レーザ発振器1の出力も完
了する。本事例では、1パルス当たりのエネルギ50μ
Jで、1周で加工穴13の穴開け加工を行っているが、
1パルス当たりのエネルギをもっと下げて、何周かで、
前記穴開け加工を行ってもよい。ただし最低限でも、回
路基板7であるポリイミド基板が加工されるのに必要な
エネルギ(1μJ)を、照射しなければならない。
た加工穴13の穴開け加工の工程を、図3(a)〜
(d)に順に示す。図3(a)は、第1レーザビーム2
cを1ショット照射したときのレーザ穴10を示してい
る。同図において、矢印は、XYステージ9の動作を示
している。図3(b)は、XYステージ9が1/2周し
た後のレーザ穴10の連続加工状況を示している。図3
(c)は、XYステージ9が1周した後のレーザ穴10
の連続加工状況を示し、中央部の円形状のカス12が抜
け落ちる直前の状態である。そして、そのカス12が抜
け落ちた結果、図3(d)に示すように、φ200μm
の加工穴13の穴開け加工が完了する。その完了と共
に、XYステージ9の移動、レーザ発振器1の出力も完
了する。本事例では、1パルス当たりのエネルギ50μ
Jで、1周で加工穴13の穴開け加工を行っているが、
1パルス当たりのエネルギをもっと下げて、何周かで、
前記穴開け加工を行ってもよい。ただし最低限でも、回
路基板7であるポリイミド基板が加工されるのに必要な
エネルギ(1μJ)を、照射しなければならない。
【0028】一方、ハーフミラー3を透過してきたレー
ザビーム2dは、全反射ミラー4で反射された後に第2
集光レンズ6で集束されて、第2レーザビーム2fとし
てレーザ穴10の周囲に照射される。従って、第2レー
ザビーム2fの照射範囲14(図2(b))は、レーザ
穴10の周囲に付着するスミア付着領域11よりも大き
くなる。
ザビーム2dは、全反射ミラー4で反射された後に第2
集光レンズ6で集束されて、第2レーザビーム2fとし
てレーザ穴10の周囲に照射される。従って、第2レー
ザビーム2fの照射範囲14(図2(b))は、レーザ
穴10の周囲に付着するスミア付着領域11よりも大き
くなる。
【0029】第1実施例では、第1レーザビーム2cの
1ショットでのスミア付着領域11は約φ60μmであ
った。そのため、スミア除去用のレーザ照射範囲14つ
まり第2レーザビーム2fのスポット径は、図2(b)
に示すようにφ80μmとした。レーザ穴10(第1レ
ーザビーム2cのスポット径)、スミア付着領域11、
スミア除去用のレーザ照射範囲14(第2レーザビーム
2fのスポット径)との3者関係は図2(b)で明らか
であり、また、XYステージ9の移動中の各部分の関係
は後述する図4(a)〜(c)で明らかである。
1ショットでのスミア付着領域11は約φ60μmであ
った。そのため、スミア除去用のレーザ照射範囲14つ
まり第2レーザビーム2fのスポット径は、図2(b)
に示すようにφ80μmとした。レーザ穴10(第1レ
ーザビーム2cのスポット径)、スミア付着領域11、
スミア除去用のレーザ照射範囲14(第2レーザビーム
2fのスポット径)との3者関係は図2(b)で明らか
であり、また、XYステージ9の移動中の各部分の関係
は後述する図4(a)〜(c)で明らかである。
【0030】尚、実際には、穴開け加工用の第1レーザ
ビーム2cとスミア除去用の第2レーザビーム2fが同
時に照射されている。ところが、回路基板7にスミアが
付着するのは、第1レーザビーム2cが照射された後で
あり、当然、第2レーザビーム2fが照射された後であ
る。つまり、図4(a)に示すように、1ショット目の
第1レーザビーム2cでレーザ穴10を形成し、その形
成時に発生したスミアは、図4(b)に示すように、2
ショット目の第2レーザビーム2fで除去される。図4
の(a)、(b)、(c)はそれぞれ、1ショット目、
2ショット目、3ショット目を示している。このよう
に、1ショット目で発生したスミアは、2ショット目の
第2レーザビーム2fで除去されると共に、2穴目のレ
ーザ穴10が第1レーザビーム2cにより形成され、同
時にスミアが発生して回路基板7に付着する。3ショッ
ト目も、それと同様である。このようにして、レーザ穴
10の加工時に発生するスミアは、XYステージ9の移
動に伴い次のレーザ穴加工時に順に除去されていく。
ビーム2cとスミア除去用の第2レーザビーム2fが同
時に照射されている。ところが、回路基板7にスミアが
付着するのは、第1レーザビーム2cが照射された後で
あり、当然、第2レーザビーム2fが照射された後であ
る。つまり、図4(a)に示すように、1ショット目の
第1レーザビーム2cでレーザ穴10を形成し、その形
成時に発生したスミアは、図4(b)に示すように、2
ショット目の第2レーザビーム2fで除去される。図4
の(a)、(b)、(c)はそれぞれ、1ショット目、
2ショット目、3ショット目を示している。このよう
に、1ショット目で発生したスミアは、2ショット目の
第2レーザビーム2fで除去されると共に、2穴目のレ
ーザ穴10が第1レーザビーム2cにより形成され、同
時にスミアが発生して回路基板7に付着する。3ショッ
ト目も、それと同様である。このようにして、レーザ穴
10の加工時に発生するスミアは、XYステージ9の移
動に伴い次のレーザ穴加工時に順に除去されていく。
【0031】上記事例では、1台のレーザ発振器1から
レーザビーム2を分岐して、レーザ穴10の形成とスミ
ア除去の両方に使用していたが、必ずしも、1台のレー
ザ発振器1で行う必要はなく、2台以上を用いて行って
もよい。
レーザビーム2を分岐して、レーザ穴10の形成とスミ
ア除去の両方に使用していたが、必ずしも、1台のレー
ザ発振器1で行う必要はなく、2台以上を用いて行って
もよい。
【0032】またスミア付着領域11の範囲は、最大で
もレーザ穴10の径の3倍であるため、スミア除去用の
レーザ照射範囲14(第2レーザビーム2fのスポット
径)は、レーザ穴10(第1レーザビーム2cのスポッ
ト径)の約4倍に設定している。またスミア付着領域1
1の径をφdS 、第2レーザビーム2fのスポット径を
φd2 、第1、第2レーザビーム2c、2fの移動距離
をSとしたときに、2S<φd2 −φdS となる関係を
有するように構成すると好適である。
もレーザ穴10の径の3倍であるため、スミア除去用の
レーザ照射範囲14(第2レーザビーム2fのスポット
径)は、レーザ穴10(第1レーザビーム2cのスポッ
ト径)の約4倍に設定している。またスミア付着領域1
1の径をφdS 、第2レーザビーム2fのスポット径を
φd2 、第1、第2レーザビーム2c、2fの移動距離
をSとしたときに、2S<φd2 −φdS となる関係を
有するように構成すると好適である。
【0033】次に本発明の第2実施例について、図5〜
図8を参照して具体的に説明する。
図8を参照して具体的に説明する。
【0034】図5は第2実施例のレーザ加工装置を概略
して示した全体構成図である。尚、図1に示した第1実
施例と同様の部分については同符号を付して説明する。
1はレーザビーム2a(総称するときはレーザビーム2
とする。)を出力するレーザ発振器、4はレーザビーム
2aを反射する全反射ミラー、8は回路基板7を固定す
る基板ホルダー、9は基板ホルダー8を搭載して所定の
加工位置への位置決めするXYステージ(移動手段)で
ある。
して示した全体構成図である。尚、図1に示した第1実
施例と同様の部分については同符号を付して説明する。
1はレーザビーム2a(総称するときはレーザビーム2
とする。)を出力するレーザ発振器、4はレーザビーム
2aを反射する全反射ミラー、8は回路基板7を固定す
る基板ホルダー、9は基板ホルダー8を搭載して所定の
加工位置への位置決めするXYステージ(移動手段)で
ある。
【0035】15と16は全反射ミラーで反射されたレ
ーザビーム2gの下流側に向けてレーザビーム2gの光
軸に主軸をほぼ合わせて順に配置される第1集光レン
ズ、第2集光レンズである。第2実施例では、第1集光
レンズ15の径は、第2集光レンズ16の径よりも小さ
く設定され、図5で示せば、第1集光レンズ15が第2
集光レンズ16よりも上方つまりレーザ発振器1に近
く、第2集光レンズ16が回路基板7に近く配置されて
いる。
ーザビーム2gの下流側に向けてレーザビーム2gの光
軸に主軸をほぼ合わせて順に配置される第1集光レン
ズ、第2集光レンズである。第2実施例では、第1集光
レンズ15の径は、第2集光レンズ16の径よりも小さ
く設定され、図5で示せば、第1集光レンズ15が第2
集光レンズ16よりも上方つまりレーザ発振器1に近
く、第2集光レンズ16が回路基板7に近く配置されて
いる。
【0036】この2種類の第1集光レンズ15と第2集
光レンズ16とレーザビーム2との関係を図6に示す。
図6において、第2集光レンズ16へのレーザビーム2
gのレーザビーム径をφDLとし、第1集光レンズ15
のレンズ径をφD1とし、第2集光レンズ16のレンズ
径をφD2とすると、第2実施例では、 φD2>φDL>φD1 の関係式で表される。
光レンズ16とレーザビーム2との関係を図6に示す。
図6において、第2集光レンズ16へのレーザビーム2
gのレーザビーム径をφDLとし、第1集光レンズ15
のレンズ径をφD1とし、第2集光レンズ16のレンズ
径をφD2とすると、第2実施例では、 φD2>φDL>φD1 の関係式で表される。
【0037】レーザビーム2gのうち、φD1(第1集
光レンズ15のレンズ径D1)分のレーザビーム2hだ
けが、第1集光レンズ15で集光される。それ以外の第
1集光レンズ15の周囲の環状のレーザビーム2i(φ
D1以上、φDL以下のレーザビーム成分)は、第1集
光レンズ15で集光されないでそのまま通過して第2集
光レンズ16で集光され、回路基板7のレーザ穴10周
囲に照射されるレーザビーム2j(これがダスト除去用
の第2レーザビームであるので以下、第2レーザビーム
2jとする。)となる。
光レンズ15のレンズ径D1)分のレーザビーム2hだ
けが、第1集光レンズ15で集光される。それ以外の第
1集光レンズ15の周囲の環状のレーザビーム2i(φ
D1以上、φDL以下のレーザビーム成分)は、第1集
光レンズ15で集光されないでそのまま通過して第2集
光レンズ16で集光され、回路基板7のレーザ穴10周
囲に照射されるレーザビーム2j(これがダスト除去用
の第2レーザビームであるので以下、第2レーザビーム
2jとする。)となる。
【0038】一方、レーザビーム2hは第1集光レンズ
15で集光されて2lとなり、更に第2集光レンズ16
で集光され、回路基板7に照射されてレーザビーム2k
となる。この2種類のレンズを通ってきたレーザビーム
2k(これがレーザ穴加工用の第1レーザビームである
ので以下、第1レーザビーム2kとする。)が集光する
照射スポット位置に、被加工物である回路基板7を位置
決め設定しておく。
15で集光されて2lとなり、更に第2集光レンズ16
で集光され、回路基板7に照射されてレーザビーム2k
となる。この2種類のレンズを通ってきたレーザビーム
2k(これがレーザ穴加工用の第1レーザビームである
ので以下、第1レーザビーム2kとする。)が集光する
照射スポット位置に、被加工物である回路基板7を位置
決め設定しておく。
【0039】第2実施例のレーザ穴の形成時のスミア付
着領域11とスミア除去用のレーザ照射範囲14は、第
1実施例と同様であるので、図2の(a)〜(b)を参
照する。
着領域11とスミア除去用のレーザ照射範囲14は、第
1実施例と同様であるので、図2の(a)〜(b)を参
照する。
【0040】第1レーザビーム2kのスポット径は約φ
20μmとなり、レーザ穴10の径も同じとなる。そし
てその周囲の約φ60μmのスミア付着領域11にスミ
アが付着していた。また、第1集光レンズ15で集光さ
れないでそのまま通過して第2集光レンズ16で集光さ
れた第2レーザビーム2jのスポット径(レーザ照射範
囲14)は、スミア付着領域11よりも大きく約φ80
μmとなる。こうした大きさの関係となるように、第1
集光レンズ15と第2集光レンズ16およびその配置を
あらかじめ設計しておく。
20μmとなり、レーザ穴10の径も同じとなる。そし
てその周囲の約φ60μmのスミア付着領域11にスミ
アが付着していた。また、第1集光レンズ15で集光さ
れないでそのまま通過して第2集光レンズ16で集光さ
れた第2レーザビーム2jのスポット径(レーザ照射範
囲14)は、スミア付着領域11よりも大きく約φ80
μmとなる。こうした大きさの関係となるように、第1
集光レンズ15と第2集光レンズ16およびその配置を
あらかじめ設計しておく。
【0041】また回路基板7上の照射スポットでのエネ
ルギ密度分布を図7と図8に示す。図7では、その中央
部の円内が、2種類の集光レンズ(第1集光レンズ15
と第2集光レンズ16)を通過してきた第1レーザビー
ム2kで照射されるレーザ穴加工用のレーザ照射範囲1
7で、約φ20μmである。外側の円内が、第2集光レ
ンズ16のみを通過してきた第2レーザビーム2jで照
射されるスミア除去用のレーザ照射範囲14で、約φ8
0μmである。図8は、図7をAーA線で断面した状態
で照射スポットでのエネルギ密度分布を表している。図
8から分かるように、中央部のレーザ照射範囲17でエ
ネルギ密度が高く、その周囲のレーザ照射範囲14で低
くなっている。また、この分布図において、1点鎖線B
−B線が、回路基板7の加工閾値であり、2点鎖線C−
C線が、スミア除去のための加工閾値である。つまり、
中央部のレーザ照射範囲17の回路基板7だけがレーザ
加工され、その周囲はレーザ加工されずにスミアだけが
除去される。
ルギ密度分布を図7と図8に示す。図7では、その中央
部の円内が、2種類の集光レンズ(第1集光レンズ15
と第2集光レンズ16)を通過してきた第1レーザビー
ム2kで照射されるレーザ穴加工用のレーザ照射範囲1
7で、約φ20μmである。外側の円内が、第2集光レ
ンズ16のみを通過してきた第2レーザビーム2jで照
射されるスミア除去用のレーザ照射範囲14で、約φ8
0μmである。図8は、図7をAーA線で断面した状態
で照射スポットでのエネルギ密度分布を表している。図
8から分かるように、中央部のレーザ照射範囲17でエ
ネルギ密度が高く、その周囲のレーザ照射範囲14で低
くなっている。また、この分布図において、1点鎖線B
−B線が、回路基板7の加工閾値であり、2点鎖線C−
C線が、スミア除去のための加工閾値である。つまり、
中央部のレーザ照射範囲17の回路基板7だけがレーザ
加工され、その周囲はレーザ加工されずにスミアだけが
除去される。
【0042】第2実施例では、第1集光レンズ15が、
第2集光レンズ16の上方にあったが、かならずしも上
方にある必要はなく、最終結果として、図8に示された
エネルギ密度分布を満足するような集光手段を設計すれ
ばよい。また、非球面レンズなどを用いれば、1枚の集
光レンズでもそれを実現できる。
第2集光レンズ16の上方にあったが、かならずしも上
方にある必要はなく、最終結果として、図8に示された
エネルギ密度分布を満足するような集光手段を設計すれ
ばよい。また、非球面レンズなどを用いれば、1枚の集
光レンズでもそれを実現できる。
【0043】尚、上記各実施例では、穴開け加工を取り
上げたが、レーザ穴の形成によりレーザ加工を行うもの
であれば、それ以外に、ブラインド加工、スクライブ加
工、切断加工などのレーザ加工一般に対して適用可能で
ある。
上げたが、レーザ穴の形成によりレーザ加工を行うもの
であれば、それ以外に、ブラインド加工、スクライブ加
工、切断加工などのレーザ加工一般に対して適用可能で
ある。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1レーザビームによる被加工物上へのレーザ穴加工と連
続して、そのときに生じた付着物(スミア)を、第2レ
ーザビームの照射により効率良く除去することにより、
被加工物へのスミア付着を防止し、生産性が良く低コス
トでレーザ加工を行うことができるレーザ加工方法およ
びレーザ加工装置を提供することができる。
1レーザビームによる被加工物上へのレーザ穴加工と連
続して、そのときに生じた付着物(スミア)を、第2レ
ーザビームの照射により効率良く除去することにより、
被加工物へのスミア付着を防止し、生産性が良く低コス
トでレーザ加工を行うことができるレーザ加工方法およ
びレーザ加工装置を提供することができる。
【図1】本発明の第1実施例の全体構成を示す縦断側面
図。
図。
【図2】本発明の実施例におけるレーザ穴加工時のスミ
ア付着領域とレーザ照射範囲を示す平面図。
ア付着領域とレーザ照射範囲を示す平面図。
【図3】本発明の第1実施例におけるレーザ穴加工とそ
れを用いた穴開け加工の工程を順に示す平面図。
れを用いた穴開け加工の工程を順に示す平面図。
【図4】同実施例におけるレーザ穴加工およびスミア除
去を連続して示す平面図。
去を連続して示す平面図。
【図5】本発明の第2実施例の全体構成を示す縦断側面
図。
図。
【図6】同実施例における集光手段とレーザビームとの
関係を示す縦断側面図。
関係を示す縦断側面図。
【図7】同実施例におけるレーザビームの照射範囲とそ
の照射スポットでのエネルギ密度を示す平面図。
の照射スポットでのエネルギ密度を示す平面図。
【図8】図7をA−A線で断面した状態でエネルギ密度
分布を示す断面図。
分布を示す断面図。
1 レーザ発振器 2 レーザビーム 2c、2k 第1レーザビーム 2f、2j 第2レーザビーム 3 ハーフミラー(分岐手段) 5、15 第1集光レンズ(集光手段) 6、16 第2集光レンズ(集光手段) 7 回路基板(被加工物) 9 XYステージ(移動手段) 10 レーザ穴 11 スミア付着領域 13 加工穴 14 スミア除去用のレーザ照射範囲 17 レーザ穴形成用のレーザ照射範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 26/14 B23K 26/14 Z H05K 3/00 H05K 3/00 N // B23K 101:42 B23K 101:42
Claims (11)
- 【請求項1】 レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムを、集光手段により集光して被加工物に照射すると共
に、前記レーザビームを前記被加工物上で相対的に移動
させることにより被加工物にレーザ加工を行うレーザ加
工方法において、第1レーザビームの照射により被加工
物にレーザ穴加工し、照射スポットの径が第1レーザビ
ームの照射スポットの径より大径でかつ照射スポットで
のエネルギ密度が第1レーザビームのエネルギ密度より
低い第2レーザビームを、第1レーザビームの照射と同
時にまたはその照射直後に前記レーザ穴の周囲に照射す
ることにより、被加工物にレーザ加工することを特徴と
するレーザ加工方法。 - 【請求項2】 レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムを分岐手段により分岐させ、分岐させた一方のレーザ
ビームを集光して第1レーザビームとすると共に、前記
分岐させた他方のレーザビームを集光して第2レーザビ
ームとする請求項1記載のレーザ加工方法。 - 【請求項3】 第1レーザビームと第2レーザビーム
を、それぞれ別なレーザ発振器から出力する請求項1記
載のレーザ加工方法。 - 【請求項4】 レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムを、第1、第2レーザビームに適したスポット径でか
つそれぞれの照射スポットで所定のエネルギ密度となる
ように集光可能な集光手段を、レーザビームの光軸に主
軸をほぼ合わせて配置する請求項1記載のレーザ加工方
法。 - 【請求項5】 第2レーザビームのスポット径が、第1
レーザビームのスポット径に対し、同心円状に約3〜5
倍である請求項1から4までの何れか1項に記載のレー
ザ加工方法。 - 【請求項6】 第1レーザビームの照射スポットでのエ
ネルギ密度が被加工物の加工閾値以上で、かつ第2レー
ザビームの照射スポットでのエネルギ密度が前記加工閾
値以下となるように、各レーザビームのエネルギ密度分
布を調整する請求項1から5までの何れか1項に記載の
レーザ加工方法。 - 【請求項7】 レーザビームは発振波長が400nm以
下の紫外領域であるレーザ発振器から出力されるもので
あり、被加工物が樹脂材料のものである請求項1から6
までの何れか1項に記載のレーザ加工方法。 - 【請求項8】 レーザ穴加工により生じた付着物の付着
領域の径をφdS 、第2レーザビームのスポット径をφ
d2 、レーザビームの移動距離をSとしたときに、2S
<φd2 −φdS となる関係を有する請求項1から7ま
での何れか1項に記載のレーザー加工方法。 - 【請求項9】 レーザビームを出力するレーザ発振器
と、前記レーザビームを分岐する分岐手段と、分岐され
た一方のレーザビームを、被加工物に照射してレーザ穴
加工する第1レーザビームとして集光する第1集光手段
と、前記分岐された他方のレーザビームを、前記レーザ
穴の周囲に照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を除
去する第2レーザビームとして集光する第2集光手段
と、集光された第1、第2レーザビームを連動させつつ
前記被加工物上で相対的に移動させる移動手段とを備え
たことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項10】 レーザビームを出力するレーザ発振器
と、前記レーザビームを、被加工物に照射してレーザ穴
加工する第1レーザビームおよび前記レーザ穴の周囲に
照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を除去する第2
レーザビームとして集光する集光手段と、集光された第
1、第2レーザビームを連動させつつ前記被加工物上で
相対的に移動させる移動手段とを備え、前記集光手段は
第1集光レンズと第2集光レンズとで構成され、第1集
光レンズの径をφD1、第2集光レンズの径をφD2、
第2集光レンズに入射されるレーザビームの径をφDL
としたときに、φD2>φDL>φD1の関係で、かつ
レーザビームの光軸と第1、第2集光レンズの主軸をほ
ぼ合わせて配置したことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項11】 レーザビームは発振波長が400nm
以下の紫外領域であるレーザ発振器から出力されるもの
であり、被加工物が樹脂材料のものである請求項9また
は10記載のレーザ加工装置。
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